Heterogeneous catalytic conversion of CO2: A comprehensive theoretical review

Nanoscale

Volumn 7, Issue 19, 2015, Pages 8663-8683

  Li, Yawei ^a,b   Chan, Siew Hwa ^a,c,d   Sun, Qiang ^a,b  

^a CAMPUS FOR RESEARCH EXCELLENCE AND TECHNOLOGICAL ENTERPRISE CREATE   (Singapore)

^b PEKING UNIVERSITY   (China)

^c NANYANG TECHNOLOGICAL UNIVERSITY   (Singapore)

^d NANYANG TECHNOLOGICAL UNIVERSITY   (Singapore)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CATALYSTS; ELECTROCATALYSIS; ELECTRON AFFINITY; INTELLIGENT SYSTEMS; IONIZATION OF GASES; IONIZATION POTENTIAL; MONTE CARLO METHODS; PHASE INTERFACES; REACTION INTERMEDIATES;

ADIABATIC ELECTRON AFFINITY; CATALYTIC CONVERSION; ELECTROCATALYTIC REDUCTION; FUTURE RESEARCH DIRECTIONS; INTERMEDIATE PRODUCT; KINETIC MONTE CARLO SIMULATION; MECHANISTIC STUDIES; SOLID-LIQUID INTERFACES;

DENSITY FUNCTIONAL THEORY;

EID: 84929208898     PISSN: 20403364     EISSN: 20403372     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c5nr00092k     Document Type: Review

References (140)

1. D. Cheng F. R. Negreiros E. Aprà A. Fortunelli ChemSusChem 2013 6 944 965
2. Q. Ge, in New and Future Developments in Catalysis, ed., S. L. Suib, Elsevier, Amsterdam, 2013, pp. 49-79
3. W. Wang S. Wang X. Ma J. Gong Chem. Soc. Rev. 2011 40 3703 3727
4. X.-M. Liu G. Q. Lu Z.-F. Yan J. Beltramini Ind. Eng. Chem. Res. 2003 42 6518 6530
5. M. Behrens F. Studt I. Kasatkin S. Kühl M. Hävecker F. Abild-Pedersen S. Zander F. Girgsdies P. Kurr B.-L. Kniep M. Tovar R. W. Fischer J. K. Nørskov R. Schlögl Science 2012 336 893 897
6. J. C. J. Bart R. P. A. Sneeden Catal. Today 1987 2 1 124
7. J. Yoshihara S. C. Parker A. Schafer C. Campbell Catal. Lett. 1995 31 313 324
8. J. Yoshihara C. T. Campbell J. Catal. 1996 161 776 782
9. T. Fujitani I. Nakamura T. Uchijima J. Nakamura Surf. Sci. 1997 383 285 298
10. T. Kakumoto Energy Convers. Manage. 1995 36 661 664
11. T. Kakumoto T. Watanabe Catal. Today 1997 36 39 44
12. Y. Yang J. Evans J. A. Rodriguez M. G. White P. Liu Phys. Chem. Chem. Phys. 2010 12 9909 9917
13. L. C. Grabow M. Mavrikakis ACS Catal. 2011 1 365 384
14. Q.-L. Tang Q.-J. Hong Z.-P. Liu J. Catal. 2009 263 114 122
15. Q.-J. Hong Z.-P. Liu Surf. Sci. 2010 604 1869 1876
16. Q. Sun Z. Liu Front. Chem. China 2011 6 164 172
17. S. A. French A. A. Sokol S. T. Bromley C. R. A. Catlow S. C. Rogers F. King P. Sherwood Angew. Chem., Int. Ed. 2001 40 4437 4440
18. J. Ye C. Liu Q. Ge J. Phys. Chem. C 2012 116 7817 7825
19. J. Ye C. Liu D. Mei Q. Ge ACS Catal. 2013 3 1296 1306
20. Y.-x. Pan C.-j. Liu Q. Ge J. Catal. 2010 272 227 234
21. J. Xiao T. Frauenheim J. Phys. Chem. Lett. 2012 3 2638 2642
22. P. A. Taylor P. B. Rasmussen I. Chorkendorff J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1995 91 1267 1269
23. Y. Yang M. G. White P. Liu J. Phys. Chem. C 2011 116 248 256
24. E. Vesselli E. Monachino M. Rizzi S. Furlan X. Duan C. Dri A. Peronio C. Africh P. Lacovig A. Baldereschi G. Comelli M. Peressi ACS Catal. 2013 3 1555 1559
25. J. Nerlov I. Chorkendorff Catal. Lett. 1998 54 171 176
26. J. Nerlov I. Chorkendorff J. Catal. 1999 181 271 279
27. P. Liu Y. Choi Y. Yang M. G. White J. Phys. Chem. A 2009 114 3888 3895
28. A. J. Elliott R. A. Hadden J. Tabatabaei K. C. Waugh F. W. Zemicael J. Catal. 1995 157 153 161
29. Y.-F. Zhao Y. Yang C. Mims C. H. F. Peden J. Li D. Mei J. Catal. 2011 281 199 211
30. S. Yin Q. Ge Catal. Today 2012 194 30 37
31. B. Chan L. Radom J. Am. Chem. Soc. 2006 128 5322 5323
32. B. Chan L. Radom J. Am. Chem. Soc. 2008 130 9790 9799
33. G.-C. Wang J. Nakamura J. Phys. Chem. Lett. 2010 1 3053 3057
34. C. Liu T. R. Cundari A. K. Wilson J. Phys. Chem. C 2012 116 5681 5688
35. E. Vesselli L. D. Rogatis X. Ding A. Baraldi L. Savio L. Vattuone M. Rocca P. Fornasiero M. Peressi A. Baldereschi R. Rosei G. Comelli J. Am. Chem. Soc. 2008 130 11417 11422
36. E. Vesselli M. Rizzi L. De Rogatis X. Ding A. Baraldi G. Comelli L. Savio L. Vattuone M. Rocca P. Fornasiero A. Baldereschi M. Peressi J. Phys. Chem. Lett. 2009 1 402 406
37. H. Tominaga M. Nagai Appl. Catal., A 2005 282 5 13
38. J. A. Rodriguez J. Evans L. Feria A. B. Vidal P. Liu K. Nakamura F. Illas J. Catal. 2013 307 162 169
39. G. Peng S. J. Sibener G. C. Schatz S. T. Ceyer M. Mavrikakis J. Phys. Chem. C 2011 116 3001 3006
40. G. Peng S. J. Sibener G. C. Schatz M. Mavrikakis Surf. Sci. 2012 606 1050 1055
41. Q. Zhang L. Cao B. Li L. Chen Chem. Sci. 2012 3 2708 2715
42. J. S. Yoo F. Abild-Pedersen J. K. Nørskov F. Studt ACS Catal. 2014 4 1226 1233
43. Y. Hori K. Kikuchi S. Suzuki Chem. Lett. 1985 14 1695 1698
44. Y. Hori K. Kikuchi A. Murata S. Suzuki Chem. Lett. 1986 15 897 898
45. Y. Hori A. Murata R. Takahashi J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1 1989 85 2309 2326
46. D. W. DeWulf T. Jin A. J. Bard J. Electrochem. Soc. 1989 136 1686 1691
47. J. J. Kim D. P. Summers K. W. Frese Jr. J. Electroanal. Chem. Interfacial Electrochem. 1988 245 223 244
48. Y. Hori A. Murata K. Kikuchi S. Suzuki J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1987 728 729
49. J. K. Nørskov J. Rossmeisl A. Logadottir L. Lindqvist J. R. Kitchin T. Bligaard H. Jónsson J. Phys. Chem. B 2004 108 17886 17892
50. M. J. Janik C. D. Taylor M. Neurock J. Electrochem. Soc. 2009 156 B126 B135
51. V. Tripković E. Skúlason S. Siahrostami J. K. Nørskov J. Rossmeisl Electrochim. Acta 2010 55 7975 7981
52. A. A. Peterson F. Abild-Pedersen F. Studt J. Rossmeisl J. K. Norskov Energy Environ. Sci. 2010 3 1311 1315
53. H. A. Hansen J. B. Varley A. A. Peterson J. K. Nørskov J. Phys. Chem. Lett. 2013 4 388 392
54. Y. Chen M. W. Kanan J. Am. Chem. Soc. 2012 134 1986 1989
55. C. W. Li M. W. Kanan J. Am. Chem. Soc. 2012 134 7231 7234
56. C. W. Li J. Ciston M. W. Kanan Nature 2014 508 504 507
57. X. Nie G. L. Griffin M. J. Janik A. Asthagiri Catal. Commun. 2014 52 88 91
58. M. Le M. Ren Z. Zhang P. T. Sprunger R. L. Kurtz J. C. Flake J. Electrochem. Soc. 2011 158 E45 E49
59. A. A. Peterson J. K. Nørskov J. Phys. Chem. Lett. 2012 3 251 258
60. C. Shi H. A. Hansen A. C. Lausche J. K. Norskov Phys. Chem. Chem. Phys. 2014 16 4720 4727
61. Y.-J. Zhang V. Sethuraman R. Michalsky A. A. Peterson ACS Catal. 2014 4 3742 3748
62. M. Karamad V. Tripkovic J. Rossmeisl ACS Catal. 2014 4 2268 2273
63. J. K. Nørskov T. Bligaard A. Logadottir S. Bahn L. B. Hansen M. Bollinger H. Bengaard B. Hammer Z. Sljivancanin M. Mavrikakis Y. Xu S. Dahl C. J. H. Jacobsen J. Catal. 2002 209 275 278
64. T. Bligaard J. K. Nørskov S. Dahl J. Matthiesen C. H. Christensen J. Sehested J. Catal. 2004 224 206 217
65. W. J. Durand A. A. Peterson F. Studt F. Abild-Pedersen J. K. Nørskov Surf. Sci. 2011 605 1354 1359
66. D.-H. Lim J. H. Jo D. Y. Shin J. Wilcox H. C. Ham S. W. Nam Nanoscale 2014 6 5087 5092
67. W. Zhu R. Michalsky Ö. Metin H. Lv S. Guo C. J. Wright X. Sun A. A. Peterson S. Sun J. Am. Chem. Soc. 2013 135 16833 16836
68. K. Manthiram B. J. Beberwyck A. P. Alivisatos J. Am. Chem. Soc. 2014 136 13319 13325
69. R. Reske H. Mistry F. Behafarid B. Roldan Cuenya P. Strasser J. Am. Chem. Soc. 2014 136 6978 6986
70. A. Parkin J. Seravalli K. A. Vincent S. W. Ragsdale F. A. Armstrong J. Am. Chem. Soc. 2007 129 10328 10329
71. J. B. Varley H. A. Hansen N. L. Ammitzbøll L. C. Grabow A. A. Peterson J. Rossmeisl J. K. Nørskov ACS Catal. 2013 3 2640 2643
72. K. Chan C. Tsai H. A. Hansen J. K. Nørskov ChemCatChem 2014 6 1899 1905
73. C. Tsai K. Chan J. K. Nørskov F. Abild-Pedersen J. Phys. Chem. Lett. 2014 5 3884 3889
74. M. Asadi B. Kumar A. Behranginia B. A. Rosen A. Baskin N. Repnin D. Pisasale P. Phillips W. Zhu R. Haasch R. F. Klie P. Král J. Abiade A. Salehi-Khojin Nat. Commun. 2014 5 10.1038/ncomms5470
75. H.-K. Lim H. Shin W. A. Goddard Y. J. Hwang B. K. Min H. Kim J. Am. Chem. Soc. 2014 136 11355 11361
76. I. M. B. Nielsen K. Leung J. Phys. Chem. A 2010 114 10166 10173
77. K. Leung I. M. B. Nielsen N. Sai C. Medforth J. A. Shelnutt J. Phys. Chem. A 2010 114 10174 10184
78. E. Fujita C. Creutz N. Sutin D. J. Szalda J. Am. Chem. Soc. 1991 113 343 353
79. V. Tripkovic M. Vanin M. Karamad M. E. Björketun K. W. Jacobsen K. S. Thygesen J. Rossmeisl J. Phys. Chem. C 2013 117 9187 9195
80. J. H. Montoya A. A. Peterson J. K. Nørskov ChemCatChem 2013 5 737 742
81. K. J. P. Schouten Y. Kwon C. J. M. van der Ham Z. Qin M. T. M. Koper Chem. Sci. 2011 2 1902 1909
82. K. J. P. Schouten Z. Qin E. P. Gallent M. T. M. Koper J. Am. Chem. Soc. 2012 134 9864 9867
83. F. Calle-Vallejo M. T. M. Koper Angew. Chem., Int. Ed. 2013 52 7282 7285
84. C. D. Taylor S. A. Wasileski J.-S. Filhol M. Neurock Phys. Rev. B: Condens. Matter 2006 73 165402
85. E. Skúlason V. Tripkovic M. E. Björketun S. d. Gudmundsdóttir G. Karlberg J. Rossmeisl T. Bligaard H. Jónsson J. K. Nørskov J. Phys. Chem. C 2010 114 18182 18197
86. C. Shi C. P. O'Grady A. A. Peterson H. A. Hansen J. K. Norskov Phys. Chem. Chem. Phys. 2013 15 7114 7122
87. X. Nie M. R. Esopi M. J. Janik A. Asthagiri Angew. Chem., Int. Ed. 2013 52 2459 2462
88. S. A. Wasileski M. J. Janik Phys. Chem. Chem. Phys. 2008 10 3613 3627
89. X. Nie W. Luo M. J. Janik A. Asthagiri J. Catal. 2014 312 108 122
90. M. Gattrell N. Gupta A. Co J. Electroanal. Chem. 2006 594 1 19
91. Y. Hori A. Murata R. Takahashi S. Suzuki J. Am. Chem. Soc. 1987 109 5022 5023
92. Y.-H. Zhao K. Sun X. Ma J. Liu D. Sun H.-Y. Su W.-X. Li Angew. Chem., Int. Ed. 2011 50 5335 5338
93. Y. Choi P. Liu J. Am. Chem. Soc. 2009 131 13054 13061
94. R. Zhang G. Wang B. Wang L. Ling J. Phys. Chem. C 2014 118 5243 5254
95. T. Riedel H. Schulz G. Schaub K.-W. Jun J.-S. Hwang K.-W. Lee Top. Catal. 2003 26 41 54
96. H. Schulz T. Riedel G. Schaub Top. Catal. 2005 32 117 124
97. S.-C. Lee J.-S. Kim W. C. Shin M.-J. Choi S.-J. Choung J. Mol. Catal. A: Chem. 2009 301 98 105
98. M. Niemelä M. Nokkosmäki Catal. Today 2005 100 269 274
99. W. Ning N. Koizumi M. Yamada Energy Fuels 2009 23 4696 4700
100. H. Arakawa A. T. Bell Ind. Eng. Chem. Proc. Des. Dev. 1983 22 97 103
101. G. Zhao C. Zhang S. Qin H. Xiang Y. Li J. Mol. Catal. A: Chem. 2008 286 137 142
102. T. Riedel M. Claeys H. Schulz G. Schaub S.-S. Nam K.-W. Jun M.-J. Choi G. Kishan K.-W. Lee Appl. Catal., A 1999 186 201 213
103. S.-R. Yan K.-W. Jun J.-S. Hong M.-J. Choi K.-W. Lee Appl. Catal., A 2000 194-195 63 70
104. T. Inui T. Yamamoto M. Inoue H. Hara T. Takeguchi J.-B. Kim Appl. Catal., A. 1999 186 395 406
105. H. Kusama K. Okabe K. Sayama H. Arakawa Catal. Today 1996 28 261 266
106. J. Cheng P. Hu P. Ellis S. French G. Kelly C. M. Lok J. Phys. Chem. C 2008 112 9464 9473
107. O. R. Inderwildi S. J. Jenkins D. A. King J. Phys. Chem. C 2008 112 1305 1307
108. Z.-J. Zuo L. Wang L.-M. Yu P.-D. Han W. Huang J. Phys. Chem. C 2014 118 12890 12898
109. T. H. Pham X. Duan G. Qian X. Zhou D. Chen J. Phys. Chem. C 2014 118 10170 10176
110. L. Joos I. A. W. Filot S. Cottenier E. J. M. Hensen M. Waroquier V. Van Speybroeck R. A. van Santen J. Phys. Chem. C 2014 118 5317 5327
111. R. A. van Santen A. J. Markvoort M. M. Ghouri P. A. J. Hilbers E. J. M. Hensen J. Phys. Chem. C 2013 117 4488 4504
112. C.-F. Huo Y.-W. Li J. Wang H. Jiao J. Am. Chem. Soc. 2009 131 14713 14721
113. B. T. Loveless C. Buda M. Neurock E. Iglesia J. Am. Chem. Soc. 2013 135 6107 6121
114. A. Tuxen S. Carenco M. Chintapalli C.-H. Chuang C. Escudero E. Pach P. Jiang F. Borondics B. Beberwyck A. P. Alivisatos G. Thornton W.-F. Pong J. Guo R. Perez F. Besenbacher M. Salmeron J. Am. Chem. Soc. 2013 135 2273 2278
115. R. A. van Santen A. J. Markvoort I. A. W. Filot M. M. Ghouri E. J. M. Hensen Phys. Chem. Chem. Phys. 2013 15 17038 17063
116. R. A. van Santen M. M. Ghouri S. Shetty E. M. H. Hensen Catal. Sci. Technol. 2011 1 891 911
117. F. Li D.-E. Jiang X. C. Zeng Z. Chen Nanoscale 2012 4 1123 1129
118. R. A. van Santen M. Ghouri E. M. J. Hensen Phys. Chem. Chem. Phys. 2014 16 10041 10058
119. F. Tihay A. C. Roger G. Pourroy A. Kiennemann Energy Fuels 2002 16 1271 1276
120. S. Back H. Kim Y. Jung ACS Catal. 2014 5 965 971
121. K. Reuter, in Modeling Heterogeneous Catalytic Reactions: From the Molecular Process to the Technical System, ed., O. Deutschmann, Wiley-VCH, 2011, pp. 71-111
122. L. J. Broadbelt R. Q. Snurr Appl. Catal., A 2000 200 23 46
123. L. I. Bendavid E. A. Carter J. Phys. Chem. C 2013 117 26048 26059
124. R. M. Ziff E. Gulari Y. Barshad Phys. Rev. Lett. 1986 56 2553 2556
125. B. Temel H. Meskine K. Reuter M. Scheffler H. Metiu J. Chem. Phys. 2007 126 204711
126. A. A. Gokhale S. Kandoi J. P. Greeley M. Mavrikakis J. A. Dumesic Chem. Eng. Sci. 2004 59 4679 4691
127. J. K. Norskov T. Bligaard J. Rossmeisl C. H. Christensen Nat. Chem. 2009 1 37 46
128. J. K. Nørskov F. Abild-Pedersen F. Studt T. Bligaard Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2011 108 937 943
129. J. Hafner C. Wolverton G. Ceder MRS Bull. 2006 31 659 668
130. B. Hammer and J. K. Nørskov, in Advances in Catalysis, ed., H. K. Bruce, and, C. Gates, Academic Press, 2000, vol. 45, pp. 71-129
131. M. P. Andersson T. Bligaard A. Kustov K. E. Larsen J. Greeley T. Johannessen C. H. Christensen J. K. Nørskov J. Catal. 2006 239 501 506
132. F. Studt F. Abild-Pedersen Q. Wu A. D. Jensen B. Temel J.-D. Grunwaldt J. K. Nørskov J. Catal. 2012 293 51 60
133. M. Z. Ertem S. J. Konezny C. M. Araujo V. S. Batista J. Phys. Chem. Lett. 2013 4 745 748
134. J. A. Keith E. A. Carter J. Phys. Chem. Lett. 2013 4 4058 4063
135. A. B. Muñoz-García E. A. Carter J. Am. Chem. Soc. 2012 134 13600 13603
136. J.-S. Filhol M. Neurock Angew. Chem., Int. Ed. 2006 45 402 406
137. F. Calle-Vallejo M. T. M. Koper Electrochim. Acta 2012 84 3 11
138. Y.-H. Fang Z.-P. Liu J. Am. Chem. Soc. 2010 132 18214 18222
139. V. Viswanathan H. A. Hansen J. Rossmeisl T. F. Jaramillo H. Pitsch J. K. Nørskov J. Phys. Chem. C 2012 116 4698 4704
140. H. A. Hansen V. Viswanathan J. K. Nørskov J. Phys. Chem. C 2014 118 6706 6718